СтудБаза - Блог - Огляд і аналіз існуючих конструкцій диференціалів

Главная > Блог

Огляд і аналіз існуючих конструкцій диференціалів

Конічна головна передача, (рис. 4.1). Конічні головні передачі широко використовують у вантажних автомобілях і спеціальних транспортних засобах, а також в автобусах. У легкових автомобілях конічні головні передачі в значній мірі витіснені гіпоїдними головними передачами. Проте в легкових автомобілях деяких типів (особливо в мало-і мікролітражних автомобілях західноєвропейських країн, Японії, Росії, Польщі та інших країн) застосовують конічні головні передачі.

При русі автомобіля вперед ведуча шестерня головної передачі має пра ¬ ше напрямок обертання, тому напрямок лінії зуба шестерні - ліве.

При русі автомобіля назад напрям лінії зуба збігається з напрямком обертання, у зв'язку з чим осьова сила отримує небажане напрям. Однак рух автомобіля заднім ходом відбувається протягом дуже невеликого проміжку часу, і крутний момент при цьому в більшості випадків невеликий.

Правильно сконструйована конічна головна передача повинна мати максимально досяжну жорсткість зубчастих коліс і їх опор в картері передачі, просте регулювання положення зубчастих коліс, що дозволяє домогтися ефективної взаємодії їх, а також усунення в конічних підшипниках (у разі їх застосування) осьових зазорів виникають у міру зношування підшипників .

Рисунок 4.1 Конічна головна передача

Гіпоїдна головна передача (рис.4.2). В даний час гіпоїдні головні передачі застосовуються у всіх американських легкових автомобілях, здебільшого західноєвропейських легкових автомобілів середнього класу, а також в значній частині мало-і мікролітражних автомобілів.

У Росії гіпоїдні передачі використовують майже у всіх легкових і вантажних автомобілях.

Гіпоїдні передачі відносяться до передач з перехресними осями. Що стосується їх властивостей, то вони є проміжними порівняно з конічними і черв'ячними передачами.

Рисунок 4.2 гіпоїдна головна передача

Черв'ячна головна передача (рис.4.3). Характерною конструктивною особливістю черв'ячної передачі є те, що осі черв'яка і черв'ячного колеса перпендикулярні один одному і не лежать в одній площині. Черв'як може знаходитися як над черв'ячним колесом, так і під ним. Такі конструкції будемо називати передачею з верхнім або нижнім черв'яком. Передаточне число черв'ячної передачі, виражене ставленням частоти обертання черв'ячного колеса до частоти обертання черв'яка, дорівнює відношенню числа зубів черв'ячного колеса до числа заходів черв'яка. Черв'ячні передачі відрізняють багато переваг:

- Малі габарити і маса при великому передаточному числі передачі.

- Мала галасливість і висока плавність роботи, що обумовлюється поздовжнім ковзанням зубів.

- Є можливість для опускання карданного валу при

розміщенні черв'яка знизу. В цьому випадку не потрібно передбачати тунель у підлозі автомобіля, що дуже важливо для автомобілів з низькою рамою або низько розташованим підлогою.

- Існує можливість зручного і простого конструктивного виконання привода до мостів багатовісних автомобілів при використанні верхнього черв'яка, що дозволяє просто здійснювати привід від проміжного моста до подальшого ведучому.

Рисунок 4.3 Черв'ячна головна передача

Конічний диференціал (кінематична схема дана на рис. 4.1, а і 4.2, а). Звичайний диференціал з конічними зубчастими колесами, застосовуваний у вантажних автомобілях, має частіше всього чотири сателіта (рис. 3.16) або, рідше, три. Більшість легкових автомобілів має диференціали з двома сателітами. Вони можуть вільно обертатися навколо шипів нерухомої хрестовини, кінці якої затиснуті між чашками корпусу диференціала, і постійно знаходяться в зачепленні з шестернями піввісь. У загальному випадку сателіти спираються на внутрішні стінки корпусу через опорні шайби 5 ковзання, а напівосьові шестерні - через опорні шайби 4.

Кожен з конічних сателітів працює як важіль між двома шестернями піввісь, тому крутний момент, що знімається з корпусу диференціала, теоретично ділиться порівну між шестернями піввісь і, отже, між провідними колесами. Такий розподіл моментів відбувається незалежно від траєкторії руху транспортного засобу та дорожніх умов.

Конічні диференціали, що відрізняються високим механічним ККД, найбільш поширені і знаходять застосування в більшості автомобілів, переважно легкових. Істотний недолік звичайного конічного диференціала полягає в затримуванні обертання одного з провідних коліс при ковзанні іншого колеса даного моста.

Рисунок 4.4 Конічний диференціал

Кульковий диференціал. Оригінальна конструкція автомобільного диференціала показана на малюнку 4.5. У цій конструкції кулькові сателіти 5 встановлені в водиле 4, що має форму плоскої коробки. Крутний момент, переданий передачею цього типу, не може бути більшим внаслідок виникнення великих тисків (теоретично навантаження передається однією точкою), які призводять до швидкого зношування передачі.

Рисунок 4.5 Кульковий диференціал

Диференціали з фрикційними муфтами

Під назвою «диференціал з фрикційними муфтами» маються на увазі ті диференціали, в яких опір створюється спеціально сконструйованими фрикційними муфтами. Безсумнівно, ця група охоплює понад 90% всіх диференціалів підвищеного тертя.

Переваги диференціалів підвищеного тертя, засновані на підведенні крутного моменту до всіх провідних коліс навіть тоді, коли одне колесо має мале зчеплення або вже втратило зчеплення, поширюються на всі транс ¬ кравці кошти. Однак користь від цього різна і залежить від виду транспортного засобу і області його застосування, а в разі використання на легкових автомобілях - істотна. Загально ¬ прийнято, що диференціал підвищеного тертя необхідний тільки в спортивних автомобілях або на період зимової експлуатації (тобто по снігу і льоду) і тому не застосовується в звичайних умовах експлуатації. Це виглядає правдоподібно, оскільки старі конструкції кулачкового або храпового типу могли бути жорсткими в роботі і були неприйнятні, окрім як в особливих випадках, таких як гонки або автопробіги. Сучасні диференціали з фрикційними муфтами м'які в роботі і зовсім не відчуваються при русі автомобіля в звичайних умовах експлуатації. Транспортний засіб, обладнане таким диференціалом, може проїхати там, де автомобіль зі звичайним диференціалом змушений буде зупинитися через снігу або льоду і, крім того, не застрягне на м'якому грунті. Завдяки цьому водій може діяти рішуче, а підвищене тертя в диференціалі не допускає при повільному виїзді з якого-небудь вузького ділянки дороги буксування коліс. Застосування сучасних диференціалів з фрикційними муфтами значно зменшило ймовірність різкої зміни напрямку руху передніх коліс на вибитою дорозі внаслідок відриву-якого колеса від опорної поверхні і подальшого вільного обертання і потім різкого уповільнення обертання при стиканні з цією поверхнею. Зменшуються втрати потужності, а також коливання моста на крутих поворотах. Що стосується керованості, то дія диференціала з фрикційними муфтами також сприяє підвищенню стійкості автомобіля при бічних поривах вітру.

Диференціали з постійним моментом внутрішнього тертя

Характерною особливістю цих диференціалів є сталість моменту тертя, який створює на відстаючої півосі крутний момент навіть у тому випадку, коли на другий півосі він дорівнює нулю.

Диференціал фірми «Тімкен». Фрикційне муфта 1 (рис. 4.6) диференціала пов'язує з постійним моментом тертя одну з півосей з корпусом диференціала. Муфта складається з чергуються сталевих і бронзових дисків. Сталеві диски закріплені на півосях, а бронзові - у втулці, пов'язаної з корпусом. Комплект дисків навантажений осьовою силою, створюваної 12 спіральними нажімнимі пружинами 4.

При прямолінійному русі автомобіля, коли обидві півосі обертаються з однаковою частотою, відносне переміщення зубчастих коліс і дисків муфти відсутній, і весь диференціал і муфта обертаються як одне ціле. Однак, якщо одне з коліс потрапляє на ділянку дороги з низькими зчіпними властивостями і виникає прослизання коліс, то воно повністю або частково нейтралізується силою тертя в муфті. Збільшений в муфті момент тертя передається на інше провідне колесо. Коливання зусилля в певних межах можуть викликати нерівномірний розподіл крутного моменту, тобто різні коефіцієнти блокування.

Рисунок 4.6 Диференціал з постійним моментом тертя «Тімкен»

Диференціали з моментом тертя, зростаючим із збільшенням сили тяги

До цієї групи відносяться диференціали з елементами або муфтами тертя, в яких зусилля пружин збігається за напрямком з осьовими складовими сил зачеплення конічних шестерень диференціала. Диференціал з фрикційними муфтами, що відносяться до цієї групи, взаємозамінний зі звичайним диференціалом. Збільшений момент тертя досягається застосуванням муфт, що вбудовуються між вихідними шестернями і корпусом диференціала. Ці муфти протидіють відносного руху півосі і забезпечують зв'язок вихідних шестерень з корпусом. Момент, переданий муфтами, перешкоджає виникненню в диференціалі відносного руху півосей до тих пір, поки зовнішній момент не перевершить максимального моменту, що здатні передати муфти. У разі перевищення цього моменту в муфтах на ¬ ступає ковзання.

Муфта в диференціалі цього типу є типовою багатодисковою муфтою із зусиллям, створюваним як стислій пружиною, так і осьовими силами, що виникають в зачепленні шестерень диференціала. Сили зачеплення шестерень диференціала є функцією крутного моменту, переданого шестернями.

Рисунок 4.7 Диференціал «Торнтон паурлок» фірми «Дана»

Хрестовина замінена двома окремими пересічними під прямим кутом осями 4 чотирьох сателітів 5. Внаслідок ковзаючого з'єднання осей в середній частині кожен з сателітів має можливість незалежного часткового осьового та окружного переміщення. З метою забезпечення рухомого з'єднання з корпусом диференціала кінці осей сателітів оформлені у вигляді букви V. Подібні ж вирізи у вигляді букви V виконані, в свою чергу, на протилежних торцевих поверхнях взаємодіючих чашок 1 і 2 диференціала. Торцеві поверхні цих вирізів піддані поверхневій загартування.

Між шестернями піввісь і чашками диференціала встановлені на шліцах натискні диски 3, виконані у вигляді опорних чашок. Ці диски контактують із зовнішніми краями сателітів. Між кожним з натискних дисків і обробленої внутрішньою поверхнею корпусу диференціала встановлений комплект з чотирьох штампованих сталевих дисків муфти. Ці диски поліпшені термообробкою і механічно оброблені для отримання необхідної товщини. З цих дисків два встановлені на зовнішніх шлицах натискного диска, а два - в корпусі диференціала.

Дворядні кулачкові диференціали

Диференціал фірми «Мак траку» заснований на принципі взаємодії кулачків з сухарями, виконаними у формі клинів. Це, по суті, належить до диференціалом, що працюють при обертанні і ділять вхідний крутний момент порівну без урахування підвищеного внутрішнього тертя. Такий диференціал аналогічно звичайному диференціалу з конічними шестернями задовольняє всім наведеним вище вимогам. Особливістю кулачкового диференціала є те, що він дозволяє створювати досить велике внутрішнє тертя при збереженні високої компактності конструкції.

Провідне ланка, виконане у вигляді обойми, містить два кільця (ряду) з клинових сухарів, ковзних в радіальному напрямку. Одне кільце має 12 сухарів, розташованих через 30 ° Обойма допускає обмежений рух сухарів вздовж їх осі симетрії і виключає їх проворот. Це передбачено для того, щоб клинові краю залишалися паралельними осі виступів кулачка. Клинові сухарі великого номінального діаметра (рівного 25,4 мм) для забезпечення необхідного контакту з кулачком виконані (внутрішнім контуром, відмінним від зовнішнього. При менших розмірах сухарів (з номінальним діаметром 17,5 мм) достатній контакт можна отримати і при однакових контурах з обох сторін.

Рисунок 4.8 Схема двухрядного кулачкового дифференціала

Рисунок 4.9 Розріз кулачкового диференціала

Інше кільце аналогічно першому Різниця полягає тільки в тому, що воно повернене щодо першого кільця на 15 ". Обидва ланки приводяться в рух співвісними кулачками (зовнішнім і внутрішнім) циліндричної форми, що мають однакову кількість виступів. У вихідному положенні між ними по радіусу утворюється зазор, рівний ширині. Траєкторія руху обох поверхонь сухаря утворює відрізок спіралі Архімеда, що забезпечує постійне переміщення по радіусу при рівних кутових зсувах. Щоб відбувалося безперервне повторення процесу взаємодії кулачка з сухарем, ці відрізки повинні мати виступи При симетричному положенні виступів кожен ведучий сухар перебуватиме проти відповідного йому виступу в поглибленні кулачка. Спочатку зазор між кулачками дорівнює висоті сухаря, а потім, внаслідок наближення зовнішнього кулачка зменшується праворуч і збільшується зліва в результаті переміщення внутрішнього кулачка. Зменшення і зростання зазору відбуваються рівномірно по мірі проходження криволінійного шляху. У результаті, незалежно від кута , на який виступ З внутрішнього кулачка повернувся вправо від поглиблення Е зовнішнього кулачка, сухар повинен розташовуватися посередині кута.

Однорядні кулачкові диференціали

Найбільш відомим пристроєм цього типу є диференціал 2Р підвищеного тертя. Цей диференціал

Рисунок 4.10 Кулачковий диференціал 2Р

Цей диференціал до недавнього часу знаходив широке застосування у вантажних автомобілях, позашляхових автомобілях і тягачах, а також у спортивних автомобілях. В даний час цей механізм фірма 2Р виготовляє тільки на замовлення споживача, а замість нього серійно випускає диференціал «Локоматік». Кулачковий однорядний диференціал дозволяє колесам обертатися з різною частотою, так само як і звичайний диференціал при русі автомобіля по закругленню, а також забезпечує розподіл крутного моменту по полуосям в певному співвідношенні. Як тільки зчеплення одного колеса зменшується або зникає, рух автомобіля триває допомогою другого колеса.

Черв'ячні диференціали

Механізм являє собою окремий випадок черв'ячного редуктора, кінематичні властивості якого аналогічні властивостям звичайного диференціала з конічними шестернями.

На рис. 4.8 показаний поперечний розріз черв'ячного дифференціала. Сателітами в диференціалі цього типу є черв'яки 3 і 7, окремо для кожної з вихідних шестерень, роль яких в дан ¬ ном випадку відіграють черв'ячні колеса 1 і 5. Ведучий черв'як 10 головної передачі зачіпається з черв'ячним колесом 11, пов'язаним з центральною частиною 4 корпусу диференціала, що складається з чашок 2 і 8. В цьому корпусі закріплені осі 5, на яких встановлені черв'ячні колеса б. Колеса, в свою чергу, зачіпляються з сателітами - черв'яками 3 і 7, а вони - з вихідними черв'ячними колесами 1 і 9. Таким чином, обидва провідні колеса автомобіля пов'язані між собою чотирма взаємодіючими черв'ячними передачами.

Коли різниця крутних моментів, переданих черв'ячними колесами і 9, не перевищує внутрішнього моменту тертя диференціала, то він не працює, а черв'ячні колеса б тільки виконують функції кулачкових муфт. Коли ж згадана різниця крутних моментів перевищить внутрішній момент тертя диференціала, то пари сателітів прийдуть в рух, і диференціал почне працювати.

Рисунок 4.11 Черв'ячний диференціал

Диференціали з гідравлічним опором

Як уже згадувалося, в певних випадках великий момент внутрішнього тертя погіршує керованість і стійкість руху автомобіля. До цих випадків належить криволінійний рух, а також прямолінійний рух з різними радіусами качеіня провідних коліс. Дуже корисним для позашляхових транспортних засобів є диференціал зі змінним внутрішнім опором, мінливих разом з відносною частотою обертання півосей. Цим вимогам відповідає спеціальний диференціал з гідравлічним опором.

На рис. 4.9 показана одна з конструкцій диференціала з гідравлічним опором, в якому застосований лопатевої насос.

Рисунок 4.12 Диференціал з гідравлічним опором

Комментарии

/Главная/	/Продать работу/	/Заказать работу/	/Блог/	/Контакты/	/Оплата/	/О нас/	/Как мы работаем/	/Регистрация/	/Вход в кабинет/